JP2015517411A - 打撃装置ユニット - Google Patents

Abstract

制御ユニット（１４ａ−ｄ）を有する打撃装置ユニット、殊にドリルおよび／または打撃ハンマー（１２ａ−ｄ）用の打撃装置ユニットを提示する。制御ユニットは、空気式打撃装置（１６ａ−ｄ）を開ループ制御および／または閉ループ制御するために設けられている。少なくとも１つの動作状態において、空転動作から打撃動作への切り換えのために、少なくとも１つの動作パラメータ（１８ａ−ｃ）を一時的に開始値（２０ａ）に設定するために制御ユニット（１４ａ−ｄ）を設けることを提案する。

Description

従来技術
制御ユニットを備えた、殊に、ドリルおよび／または打撃ハンマー用の打撃装置ユニットが既知である。ここでこの制御ユニットは、空気式打撃装置を開ループ制御およびまたは閉ループ制御するために設けられている。

本発明の開示
本発明は、制御ユニットを備えた、殊に、ドリルおよび／または打撃ハンマー用の打撃装置ユニットに基づく。ここでこの制御ユニットは、空気式打撃装置を開ループ制御およびまたは閉ループ制御するために設けられている。

少なくとも１つの動作状態において、空転動作から打撃動作へと切り変えるために、少なくとも１つの動作パラメータを一時的に開始値に調整するために制御ユニットを設けることを提案する。「打撃装置ユニット」とは、このコンテキストにおいて、殊に、打撃装置を動かすために設けられているユニットのことである。打撃装置ユニットは、殊に、制御ユニットを有し得る。打撃装置ユニットは駆動ユニットおよび／またはギヤユニットを有し得る。これは、打撃装置の駆動のために設けられている。「制御ユニット」とは、このコンテキストにおいて、殊に、殊に駆動ユニットおよび／または打撃装置の開ループ制御および／または閉ループ制御のために設けられている、打撃装置ユニットの装置のことである。制御ユニットは有利には、電気的、殊に電子的な制御ユニットとして形成可能である。「ドリルおよび／または打撃ハンマー」は、このコンテキストにおいて、殊に、回転式または非回転式の処理工具による、ワークピースの処理のために設けられている工作機械のことである。ここでこの処理工具には、工作機械によって打撃衝撃が加えられる。有利には、工作機械はユーザの手によって案内される手持ち式工作機械として形成されている。「打撃装置」とは、このコンテキストにおいて殊に、少なくとも、打撃衝撃、殊に軸方向の打撃衝撃を形成するおよび／または工具保持部内に配置されている処理工具に伝送するために設けられている部品を有している装置のことである。このような部品は殊に、打撃部、打撃ピン、ガイド部材、例えば殊にハンマー管および／またはピストン、殊に管状ピストンおよび／または別の、当業者に合理的であることが判明している部品であり得る。打撃部は、打撃衝撃を直接的に処理工具に伝送する、または、有利には間接的に処理工具に伝送することができる。有利には打撃部は、打撃衝撃を打撃ピンに伝送することができる。この打撃ピンは、打撃衝撃を処理工具に伝送する。「設けられる」は、殊に特別に設計されるおよび／または特別に備えられている、ということである。「空転動作」はこのコンテキストにおいて殊に、定期的な打撃衝撃が無いことによって特徴付けられる、または、僅かな打撃衝撃のみが生じている、打撃装置の動作状態のことである。「僅かな」打撃衝撃とは、このコンテキストにおいて殊に、ワークピースの処理のために設定されている打撃強度の５０％を下回る、有利には２５％を下回る、特に有利には１０％を下回る打撃衝撃のことである。有利には打撃装置は空転モードを有している。ここでは、これは空転動作に対して設けられている。「打撃動作」とはこのコンテキストにおいて、殊に、打撃装置によって有利には定期的な打撃衝撃が、ワークピースの処理に対して設定されている打撃強度で実行される打撃装置の動作状態のことである。有利には、打撃装置は、打撃モードを有している。ここでこれは打撃動作に対して設けられている。「定期的」とはこのコンテキストにおいて、殊に設定された周期での、繰り返しのことである。「動作状態」とはこのコンテキストにおいて、殊に、モードおよび／または制御ユニットの設定のことである。動作状態は殊に、ユーザ設定、周辺条件および打撃装置の他のパラメータに依存し得る。空転動作から打撃動作への「切り換え」とは、このコンテキストにおいて、空転動作からの打撃装置の始動のことである。打撃動作への切り換えは、殊に、打撃装置が空転モードから打撃モードへ切り換えられる場合に行われる。「動作パラメータ」とは、このコンテキストにおいて、殊に、打撃装置ユニットによって、打撃装置の動作のために形成されるおよび／または制御されるパラメータのことであり、これは例えば駆動回転数、動作圧力または絞り箇所である。「開始値」とはこのコンテキストにおいて殊に、安定した動作パラメータのことである。これは、打撃装置の確実な開始に適している。「確実な」とは、このコンテキストにおいて、殊に、打撃装置を空転モードから打撃モードへ切り換えるときに、打撃動作の場合の９０％を超えて、有利には９５％を超えて、特に有利には９９％を超えて使用される、ということである。「一時的に」とは、このコンテキストにおいて、殊に、制限された時間のことである。殊に、この時間は３０秒よりも短く、有利には１０秒よりも短く、特に有利には５秒よりも短い。打撃動作の確実な開始が実現される。打撃装置開始に適していない動作パラメータでの打撃動作が可能であり得る。打撃装置開始に適していない動作パラメータに対しては、動作値として許可され得る。打撃装置開始に適していない動作パラメータでの空転動作が可能であり得る。打撃装置に適していない動作パラメータに対しては、空転値として許可され得る。打撃装置の信頼性を高めることができる。打撃装置の性能を高めることができる。

少なくとも動作状態において、打撃動作において、動作パラメータを過臨界な動作値に調整するために制御ユニットを設けることを提案する。動作値は制御ユニットによって定められる、または、例えば選択スイッチを介してユーザによって設定される。種々の動作値を、処理ケースおよび／または材料の種類および／または工具のタイプに依存して定めることができる。動作値が割り当てられている種々の可能なプロセスを調整することができる。ユーザが、所与の条件下で過臨界（ueberkritisch）である動作値を要求している場合に、制御ユニットを殊に、過臨界な動作値を調整するために設けることができる。「過臨界」な動作値とはこのコンテキストにおいて、殊に空転動作から打撃動作への移行の成功が保証されていない動作パラメータのことである。殊に、打撃装置では、打撃モードにおいて、動作値が過臨界である場合には、５０％下回って、有利には８０％を下回って、特に有利には９５％を下回って打撃動作が開始可能である。動作パラメータと、打撃部または打撃装置の、打撃部形成のために使われる別の部品の打撃振幅との間の関連は殊に、ヒステリシスを有する。過臨界な動作パラメータは殊に、次のような特徴を有している。すなわち、これが境界値を上回っている、ないしは、下回っているという特徴を有している。この境界値の上方または下方では、振幅の関数は、動作パラメータに依存して多義的である。既に成功した打撃動作中の過臨界な動作値は、有利には、打撃動作の安定した継続を特徴とする。確実な打撃装置開始は、有利には、開始値によって行われる。有利にはこの開始値は、振幅の関数が、動作パラメータに依存して、一義的な解を有している、動作パラメータの領域にある。打撃装置のパワーは、動作パラメータが過臨界である場合に、高くなり得る。打撃装置が設けられている工作機械の性能を高めることができる。過臨界な動作値での打撃装置の動作は、確実であり得る。有利には打撃装置は、空転動作時の空転モードにおいて、過臨界な開始値に相当する空転値で動作可能である。有利には動作パラメータは、打撃装置の始動のために、一時的に開始値に調整される。打撃装置は、打撃動作および空転動作において、過臨界な動作パラメータによって動作可能である。打撃装置は空転動作および打撃動作において、ユーザによって選択された動作パラメータによって動作可能である。ユーザは、選択された動作パラメータを、空転動作時にも、特に良好に識別することができる。

さらに、制御ユニットを、少なくとも動作状態において、空転動作から打撃動作への切り換えのために、動作パラメータを直接的に動作値に調整するために設けることを提案する。ユーザが、適切な条件下で、安定した動作パラメータである動作値を要求する場合には、制御ユニットを、殊に、動作パラメータを直接的に動作値に調整するために設けることができる。空転動作から打撃動作への切り換えは、このような動作値によって確実になり得る。開始値の設定を回避することができる。打撃装置の開始時の、動作パラメータへの短時間の交換による、ユーザのいらだちを、回避することができる。動作パラメータの、制御ユニットの介入を省くことができる。

動作パラメータが、換気ユニットの絞り特性量であることを提案する。「絞り特性量」とは、このコンテキストにおいて殊に、換気ユニットの流れ抵抗、殊に流れ横断面積を変える、換気ユニットの調整である。「換気ユニット」とは、このコンテキストにおいて殊に、打撃装置デバイスの通風ユニットおよび／または換気ユニットのことである。換気ユニットを殊に、少なくとも打撃装置デバイスの空間の圧力補償および／または体積補償のために設けることができる。殊に、換気ユニットは、打撃部が通るガイド管内の空間の通風および／または換気のために、打撃方向において、打撃部の前および／または後ろに設けられる。有利には動作パラメータは、打撃方向において、打撃部の前に配置されている空間の絞り位置である。この換気ユニットにおいて流れ横断面積が拡大すると、打撃部の前の空間の換気が改善される。打撃部の打撃方向に対抗する対向圧力を低減することができる。打撃の強さを高めることができる。流れ横断面積がこのような換気ユニットにおいて低減されると、打撃部前の空間の換気が低減される。打撃部の打撃方向に対抗する対向圧力が高められる。打撃の強さを低減することができる。殊に、打撃方向に対抗する打撃部の戻し運動が、対向圧力によってサポートされる。打撃装置デバイスの始動がサポートされる。動作パラメータは、打撃装置デバイスの確実な始動を保証することができる。低減された流れ横断面積を伴う動作パラメータは、安定した動作パラメータであり得る。確実な始動が可能である境界打撃周波数を、上げることができる。高い打撃周波数での確実な打撃装置始動が可能である。拡大された流れ横断面積を伴う動作パラメータは、打撃装置の高い性能のもとでのクリチカルな動作パラメータであり得る。これは動作値として適し得る。

本発明の有利な構成では、動作パラメータが打撃周波数であることが提案される。「打撃周波数」とは、このコンテキストにおいて、打撃装置が打撃動作において、打撃衝撃を形成する平均された周波数のことである。打撃周波数は、殊に、打撃装置回転数によって動かされる駆動部によって励起される。「打撃装置回転数」とは、このコンテキストにおいて、殊に、駆動部、殊に偏心ギヤの回転数のことである。これは打撃装置のピストンを動かす。このピストンは殊に、打撃部の圧力印加のためのプレスクッションを形成するために設けられ得る。打撃部は、殊に、ピストンによって生成されたプレスクッションによって、打撃周波数で動かされる。打撃周波数と打撃装置回転数は、有利には直接的な関係にある。殊に、打撃周波数１／ｓの値は、打撃装置回転数Ｕ／ｓの値であり得る。これは、次のような場合である。すなわち、打撃部が打撃を、偏心ギヤの回転毎に実行する場合である。この結果、用語「周波数」と「回転数」は同じ意味で使用される。当業者は、この関連から逸脱した打撃装置の形成時に、以降の記載を相応に整合させるだろう。打撃装置回転数は、制御ユニットによって特に容易に調整可能である。打撃装置回転数は、処理ケースに特に適している。打撃装置は、打撃装置回転数が高い場合に高性能である。打撃装置の駆動ユニットは、打撃装置回転数が高い場合に、高い回転数で動作可能である。駆動ユニットによって駆動される換気ユニットは、同様に、高い回転数で動作可能である。換気ユニットによる打撃装置および／または駆動ユニットの冷却を改善することができる。打撃装置の打撃衝撃の関数は、打撃装置回転数に依存可能である。境界打撃装置回転数を上回る回転数では、振幅周波数応答はヒステリシスを有することがあり、多義的であり得る。空転モードから打撃モードへの切り換え時の打撃動作の開始および／または打撃動作中断時の打撃動作の再始動は不確実および／または不可能であり得る。境界打撃装置回転数を下回る打撃装置回転数は、安定した打撃動作のための開始値および／または動作値として使用可能である。境界打撃装置回転数を上回る打撃装置回転数は、動作値として、クリチカルな打撃動作に使用可能である。最大打撃装置回転数の上方では、打撃動作は不可能であるおよび／または不確実である。「不確実」とは、このコンテキストにおいて、殊に、打撃動作が、繰り返しおよび／または恣意的に、行われないことを意味している。これは殊に少なくとも５分毎、有利には少なくとも毎分である。

少なくとも動作状態において、空転動作から打撃動作へ切り換えるために、打撃装置回転数を一時的に開始周波数に下げるために制御ユニットを設けることを提案する。「開始周波数」とは、このコンテキストにおいて殊に、空転動作から打撃動作への確実な切り換えに適している境界周波数を下回る周波数のことである。打撃装置が空転モードから打撃モードに切り換えられると、打撃周波数は殊に開始周波数に下げられる。打撃モードにおいて打撃動作が中断されると、打撃周波数は殊に同様に、開始周波数に下げられる。有利には、空転回転数は、空転モードにおいて、打撃動作での駆動回転数と一致し得る。駆動回転数が打撃装置の安定した動作パラメータである場合、有利には、開始回転数への低減を省くことができる。

さらに、動作切り換えセンサを提案する。これは、動作モードの切り換えを信号で知らせるために設けられている。殊に、動作切り換えセンサは、制御ユニットに、空転モードから打撃モードへの切り換えを信号で知らせる。動作切り換えセンサは、ワークピース上での工具のプレス圧力を検出ために設けられる。有利には、ユーザが処理過程を開始したとき、これが識別される。特に有利には、動作切り換えセンサは、打撃装置の切り換えを検出することができる。これは殊に、空転開口部の開放および／または閉成、および、動作モード切り替えのために設けられている打撃装置の別の開口部の開放および／または閉成である。動作切り換えセンサは、空転スリーブおよび／または制御スリーブの移動を検出することができる。このスリーブは、打撃装置の動作モード切り換えのために設けられている。制御ユニットは、有利は、打撃装置の動作モード切り換えがいつ行われたかを識別することができる。制御ユニットは、有利には、動作モード切り換えをサポートするおよび／または可能にするために、動作パラメータを変えることができる。打撃動作を確実に開始することができる。

さらに、打撃センサユニットを提案する。これは、打撃動作を信号で知らせるために設けられている。殊に、打撃センサユニットは、制御ユニットに、打撃装置が打撃動作を実施していることを信号で知らせることができる。打撃装置始動の成功は、有利には、制御ユニットによって識別される。打撃動作の中断は、有利には、制御ユニットによって識別される。殊に、その間も打撃装置が打撃モードに有り続ける、打撃動作の中断が識別される。制御ユニットは打撃装置を再始動させることができる。

打撃センサユニットを、打撃動作を少なくとも１つの駆動パラメータの評価によって識別するために設けることを提案する。「駆動パラメータ」とは、このコンテキストにおいて、殊に、打撃装置の駆動ユニットの動作パラメータのことであり、これは例えば殊に、回転数、消費電流、および／または、電圧である。打撃センサユニットは、打撃動作を、駆動ユニットの消費電流から識別することができる。上昇する電流消費は、打撃動作を示し得る。有利には、打撃センサユニットは、負荷推測部を有することができる。「負荷推測部」とはこのコンテキストにおいて、殊に、当業者に公知の、閉ループ制御技術を用いた装置のことである。これは、打撃動作から結果として生じる駆動負荷を、駆動ユニットの回転数経過を評価して推測する。殊に、負荷推測部は、打撃動作から結果として生じる駆動負荷を、周期的な回転数変動を評価することによって推測することができる。有利には、負荷推測部は、評価時に、既知の周期的な負荷を考慮する。これは例えば、偏心ギヤの変速比の角度依存性、駆動ユニットの出力閉ループ制御部の供給電圧の時間に依存した変動、並びに、駆動ユニットの慣性および駆動ユニットによって駆動される打撃装置部分によって生じる負荷である。有利には、負荷推測部は、回転数信号への打撃動作の影響を、他の影響と区別することができる。これは例えば、回転する工具によって、ワークピースの処理時に生じる負荷の影響である。打撃動作を、確実に識別することができる。回転数信号は、駆動ユニットの閉ループ制御のために既に、供給されている。打撃センサユニットは、生じている回転数信号を利用することができる。付加的なセンサを回避することができる。負荷推測部によって、ダイナミックモデルの計算を省くことができる。負荷推測部の計算ユニットは特に廉価であり得る。打撃センサユニットは特に廉価であり得る。本発明の別の形態では、打撃センサユニットが負荷観察部を有することが提案される。「負荷観察部」とは、このコンテキストにおいて、殊に、当業者に既知の、閉ループ制御技術装置のことである。これは、回転数と駆動ユニットの消費電流から、駆動ユニットの計算されたダイナミックモデルを用いて、駆動ユニットの出力された駆動トルクを推測するために設けられている。負荷観察部は、推測された駆動トルクの経過において、打撃動作に特徴的な負荷を識別することができる。殊に、負荷観察部は、打撃動作が駆動トルクに与える影響を、他の影響、例えば回転する工具によって、ワークピースの処理時に生じる負荷の影響と区別することができる。打撃動作を確実に識別することができる。回転数信号と消費電流は、駆動ユニットの閉ループ制御のために、既に供給されている。打撃センサユニットは、既存の回転数信号と消費電流を利用することができる。付加的なセンサを省くことができる。打撃センサユニットは廉価であり得る。打撃センサユニットは、駆動ユニットのダイナミックな負荷を特に良好に考慮することができる。打撃センサユニットは、特に信頼性がある。

本発明の別の構成では、次のことが提案される。すなわち、打撃センサユニットは、機械的な測定量のための少なくとも１つのセンサを有することが提案される。これは、打撃動作を検出するために設けられている。「機械的な」測定量とは、このコンテキストでは、運動および／または力を表す測定量のことであり、殊に、力、加速度、速度、圧力、音圧または変形および／または殊に、電気的な量とは異なる測定量である。殊に、打撃センサユニットは、加速度センサを有し得る。打撃衝撃によって生起される加速度は特に良好に測定可能であるだろう。

有利には加速度センサは、打撃発生箇所の近傍に配置される。これは例えば、ガイド管、工具保持部またはギヤケーシングである。特に有利には、加速度センサは殊に、打撃方向での加速度を測定するために設けられている。打撃動作の信頼できる検出が可能であり得る。さらに、打撃センサユニットが力センサ、例えばピエゾセンサ、または、変形センサ、例えばひずみセンサ（ＤＭＳ）を含むことを提案する。打撃衝撃によって生じた力の影響および／または変形は特に良好に測定可能であり得る。有利には、力センサまたは変形センサは、部品におよび／または部品の間に、打撃衝撃の力の流れ内に配置可能である。これは例えば、工具、工具保持部、打撃ピン、ガイド管および／または打撃部内にまたはそれに接して配置される。特に有利には、力センサまたは変形センサは、殊に、打撃方向での力および／または変形を測定するために設けられている。打撃動作の確実な検出が可能であり得る。さらに、打撃センサユニットが圧力センサを含んでいることを提案する。有利には圧力センサは、打撃部とピストンとの間の空間での圧力経過を測定するために設けられる。圧力センサは特に確実に、打撃部を打撃方向で加速させる圧力を測定することができる。打撃動作は、特に確実に識別可能である。空転モードから打撃モードへの切り換え時の制御スリーブおよび／または空転スリーブの移動による短時間の圧力上昇が識別可能である。打撃センサユニットは、打撃動作の他に、空転モードから打撃モードへの動作モード切り換えを識別することができる。

さらに、打撃センサユニットが少なくとも１つのフィルターユニットを有することを提案する。これはセンサのセンサ信号から１つの信号成分を絶縁するために設けられている。「フィルターユニット」とはこのコンテキストにおいて、殊に、センサ信号の信号スペクトルを変えるために設けられているユニットのことである。フィルターユニットは、センサユニットの信号処理ユニットの一部であり得る。フィルターユニットは、少なくとも部分的に、複数の部品によって形成されている物理的なユニットであり得る。有利には、フィルターユニットは少なくとも部分的に計算アルゴリズムから形成される。これは、センサユニットの計算ユニットによって、センサ信号のフィルタリングのために処理される。殊に、フィルターユニットは、周波数帯域を強めるおよび／または弱めるおよび／または不所望な信号成分を弱めるおよび／または所望の信号成分を強めるために設けられている。「所望の」信号成分とはこのコンテキストにおいて、殊に、打撃特性量を検出するのに適しているセンサ信号の成分のことである。これは殊に、少なくとも実質的に直接的または間接的に打撃衝撃によって生じる信号成分である。「不所望な」信号成分とはこのコンテキストにおいて殊に、少なくとも制限されてのみ、打撃特性量を検出するのに適している信号成分のことである。これは例えば、少なくとも実質的に、手持ち式工作機械の駆動ユニットまたはギヤの振動によって、または、処理工具での処理過程によって生じる信号成分である。「少なくとも実質的に」とは、殊に主に次のことである。すなわち、５０％を上回る、有利には７５％を上回る、特に有利には９０％を上回ることである。センサユニットは、打撃特性量を特に確実に検出することができる。センサ信号のノイズは低減される。

有利には制御ユニットは、少なくとも１つの動作パラメータを求めるための学習モードを有する。殊に制御ユニットは、少なくとも１つの境界パラメータを学習するための学習モードを有し得る。これは、安定した打撃動作の範囲をクリチカルな打撃動作とは区別する。さらに、制御ユニットを、最大パラメータを学習するために設けることができる。この最大パラメータは、打撃動作時に、超えてはならない値であり、例えば、最大回転数である。有利には制御ユニットは、学習モードにおいて有利な開始パラメータおよび／または有利な開始回転数を定めるために設けられている。制御ユニットは、動作パラメータを有利には求めることができる。動作パラメータ、殊に開始パラメータを、周辺影響に依存して最適に設定することができる。殊に、確実な開始パラメータおよび／または境界パラメータは、周辺圧力および／または温度に依存し得る。寿命の間の打撃装置の変化が考慮可能である。殊に、動作パラメータを、打撃装置摩耗、打撃装置潤滑および別の影響に適応させることができる。学習モードを、最初の動作開始時、始動開始毎、決められた時間間隔、空転モードから打撃モードへの各切り換え時に、または、ユーザ設定によって行うことができる。打撃装置は種々の周辺条件時および種々の影響ファクタのもとで、最適な動作パラメータを有することができる。打撃装置の製造者および／またはユーザによる動作パラメータの設定を省くことができる。

制御ユニットが学習モードにおいて、打撃装置始動が成功した場合に、少なくとも１つの動作パラメータを格納することを提案する。制御ユニットは、空転モードから動作モードへの移行時に、高いクリチカルな動作回転数を選択することができる。次に、制御ユニットは回転数を、打撃動作が開始するまで低下させることができる。この回転数は、境界回転数としておよび／または開始回転数として格納される。制御ユニットは、開始回転数として、安全係数分だけ低減された回転数を格納することができる。これは例えば、求められた境界回転数の０．５〜０．８倍である。択一的に、制御ユニットは、開始回転数として、固定値だけ低減された回転数を格納することができる。回転数とは異なる動作パラメータ、例えば絞り箇所の場合には、制御ユニットは境界パラメータと動作パラメータを同様に求めることができる。別の方法では、制御ユニットは境界回転数および／または最大開始回転数を学習することができる。これは制御ユニットが既知の確実な開始回転数に基づいて、各打撃工具開始時に、開始回転数を、固定されたステップだけまたはファクタだけ上げることによって行われる。打撃装置開始が成功した場合には、回転数は確実な開始回転数として格納される。打撃装置始動が、空転モードから打撃モードへの切り替え時に、固定された期間の間生じないと、設定された回転数値は拒絶され、以降の動作切り替えのために、先行する、より低い回転数値が開始回転数として使用される。さらに、制御ユニットは、最大許容振動を上回った場合および／または打撃動作の中断時に、最大回転数を設定することができる。以降で、これを超えるべきではない。動作パラメータを簡単かつ確実に検出することができる。

さらに、制御ユニットが少なくとも１つの遅延パラメータを有することが提案される。これは次のことのために設けられる。すなわち、２つの値の動作パラメータの切り替えのための持続時間に影響を与えるために設けられる。開始値への空転値および／または動作値の切り替えおよび／または開始値から動作値への切り替えは、目標値変化によって行われる。有利には、この切り替えは、線形に行われるおよび／または連続的な経過を有している。駆動ユニットの消費電流を制限することができる。加速度、駆動力および／または振動を低減することができる。２つの動作パラメータの間の切り替えの持続時間および／または経過は、有利には、選択スイッチの調整および／または処理ケースおよび／または材料の種類および／または工具のタイプおよび／または周辺条件に依存して定められる。殊に、打撃穿孔（Schlagbohren）の場合には、動作パラメータ間の緩慢な切り替えが有効であるべきであり、例えばこの切り替えは少なくとも１〜２秒継続する。彫り（Meisseln）の場合には動作パラメータの間の切り替えに対する短い時間が有利であるべきである。これは例えば、０．１〜０．５秒である。有利には、２つの動作パラメータ間の切り替えの持続時間および／または経過は動作状況に依存し得る。殊に、動作状況が少なくとも実質的に下方へ向けられる場合、および、延長される場合、動作状況を少なくとも実質的に上方へ向ける場合に、持続時間を短くすることができる。「動作状況」とはこのコンテキストにおいて、殊に、重力に関する打撃装置の配向のことである。「上方へ」とは、このコンテキストにおいて殊に、重力と反対の方向のことであり、「下方へ」とは、少なくとも実質的に重力の方向のことである。遅延パラメータを、動作パラメータ間の切り替えを規定する関数の少なくとも上昇および／または少なくとも曲線経過を設定するために、設定することが可能である。「始動」とはこのコンテキストにおいて、殊に、駆動ユニットの停止状態からの打撃モードの開始のことである。打撃装置の始動は、静止状態から直接的に、クリチカルな動作値、殊にクリチカルな動作回転数へと行われ得る。回転数が緩慢に上昇する場合には、打撃装置は境界回転数の到達前に始動する。回転数が迅速に上昇する場合には、打撃装置始動は境界回転数到達前に生じないことがある。回転数は、打撃装置始動のために一時的に、開始回転数に合わせられなければならない。有利には、制御ユニットは、学習モードを有している。この学習モードは、クリチカルな動作パラメータによる打撃装置始動のための最大の上昇速度を学習するために設けられている。制御ユニットは、静止状態から動作回転数への切り替えの上昇速度を、静止状態から打撃動作への切り替えが順次連続する際に、徐々に上昇させる。打撃始動が行われていない場合には、最大の上昇速度を上回ることがある。制御ユニットは、打撃装置始動のために低減された上昇速度を最大の上昇速度として設定することができる。同様に、制御ユニットは学習モードにおいて、打撃装置始動のために、静止状態からまずは高い上昇速度を設定し、打撃装置始動が不成功の場合には、新たな打撃装置始動時に、静止状態から、確実な打撃装置始動が実現されるまで上昇速度を徐々に低減させる。打撃装置始動が不成功の場合には、制御ユニットは始動回転数への一時的な切り替えによって打撃装置を始動させることができる。打撃装置の最適な動作が保障される。パラメータは、自動的に設定され得る。

さらに、動作条件センサユニットを提案する。動作条件センサユニットは、殊に、打撃装置周辺の空気圧力を測定するために設けられ得る。動作条件センサユニットの温度センサは殊に、打撃装置周辺の空気温度および／または打撃装置の、殊に打撃装置ケーシングおよび／またはガイド管の温度を測定するために設けられる。打撃装置デバイスの動作のための他の影響ファクタが提供可能である。動作パラメータの予備頑強性が低くなり得る。「予備頑強性（Robustheitsreserven）」とはこのコンテキストにおいて、殊に動作パラメータの設定のことである。これは、確実な動作を動作条件が異なる場合に保障するために設けられている。この結果、所与の動作条件下で、性能が低減されることがある。

制御ユニットを、動作条件センサユニットの測定量を処理するために設けることができる。殊に、制御ユニットは境界パラメータおよび／または始動パラメータおよび／または最大パラメータを、動作条件センサユニットの少なくとも１つの測定量に依存して設定することができる。打撃装置の境界パラメータおよび／または始動パラメータおよび／または最大パラメータは、周辺圧力および／または温度に依存可能である。境界パラメータおよび／または始動パラメータおよび／または最大パラメータは、周辺圧力および／または温度に依存して制御ユニット内に格納され得る。計算ユニットは、確実な境界パラメータおよび／または始動パラメータおよび／または最大パラメータを計算する機能を有する。制御ユニットは、これらのパラメータを、測定量に基づいて設定することができる。格納されたパラメータおよび／または計算のための機能は、次のように選択される。すなわち、求められたパラメータが安全マージを有するように選択される。打撃装置始動の制御された動作および／または動作パラメータの制御された設定が可能である。「制御された動作」および／または「制御された設定」はこのコンテキストにおいて、殊に、成功した打撃動作の検出が取りやめになることである。打撃センサを省くことができる。制御ユニットは、動作モードの切り替え時に、測定量に依存して設定されたパラメータを利用することができる。部品およびコストを省くことができる。打撃動作の識別を省くことができる。打撃動作のエラーを有する識別による機能エラーを回避することができる。周辺パラメータに依存した動作パラメータの最適化が可能である。殊に、高いレベルおよび／または低減された周辺圧力での打撃装置始動を保証することができる。

さらに、本発明の打撃装置ユニットを備えた手持ち式工作機械、殊にドリルおよび／または打撃ハンマーを提案する。この手持ち式工作機械は、上述した利点を有し得る。

さらに、手持ち式工作機械の、本発明による制御ユニットを提案する。制御ユニットを有する手持ち式工作機械は、上述の利点を有し得る。既存の手持ち式工作機械に、本発明の制御ユニットを後から備え付けることができる。既存の制御ユニットは、整合された動作ソフトウェアによって、本発明の制御ユニットの特性を有することができる。

さらに、上述の特徴を有する打撃装置ユニットを備えた空気式の打撃装置の動作方法を提案する。この打撃装置は、上で提案した方法に従った動作時に、上述の利点を有し得る。

更なる利点は、後続の図面の説明に記載されている。図では、本発明の４つの実施例が示されている。図面、説明および請求項は多数の特徴の組み合わせを含む。当業者は、これらの特徴を合理的に、個別にも見て、これらを合理的なさらなる組み合わせにまとめるだろう。

空転モードにある、本発明の打撃装置ユニットを伴うドリルおよび打撃ハンマーの第１の実施例の概略図 打撃モードにあるドリルおよび打撃ハンマーの概略図 非線形の振動可能システムのシミュレートされた振幅および周波数経過の概略図 非線形の振動可能システムの、別のシミュレートされた振幅および周波数経過の概略図 打撃周波数が下降する場合および上昇する場合の、打撃装置始動時の、打撃装置ユニットのシミュレートされた打撃エネルギーの概略図 種々の周辺圧力状態下での、打撃装置始動時の、打撃装置ユニットのシミュレートされた打撃エネルギーの概略図 始動値、境界値、駆動値および最大値の可能な設定の概略図 信号成分を絶縁するための、打撃センサユニットのフィルターユニットの概略図 打撃装置ユニットのブロックダイヤグラム 空転モードと打撃モードとの間の切り換え時の打撃装置ユニットの制御ユニットのフローチャート 空転モードと打撃モードとの間の切り換え時の打撃装置ユニットの信号の図 空転値から始動値への切り換え時の打撃周波数の可能な目標値経過の図 始動値から動作値への切り換え時の打撃周波数の可能な目標値経過の図 第２の実施例にある、動作条件センサユニットを伴う、本発明の打撃装置ユニットを伴うドリルおよび打撃ハンマーの概略図 少なくとも１つの動作パラメータを求めるための特性マップの概略図 第３の実施例にある、打撃装置ユニットを伴うドリルおよび打撃ハンマーの打撃装置の換気ユニット概略図 換気ユニットの別の概略図 第４の実施例にある、打撃センサユニットを備えた打撃装置ユニットを伴うドリルおよび打撃ハンマーの概略図

図１および図２は、打撃装置ユニット１０ａと制御ユニット１４ａとを伴うドリルおよび打撃ハンマー１２ａを示す。制御ユニット１４ａは、空気式打撃装置１６ａを開ループ制御および閉ループ制御するために設けられている。打撃装置ユニット１０ａは、ギヤユニット５０ａを備えたモータ４８ａを含んでいる。ギヤユニット５０ａは、第１の歯車５２ａを介してハンマー管５４ａを回転させ、第２の歯車５６ａを介して偏心ギヤ５８ａを駆動させる。ハンマー管５４ａは、工具保持部６０ａと、回転しないように接続されており、この工具保持部内には工具６２ａが入れられる。工具保持部６０ａと工具６２ａは、ドリル動作のために、ハンマー管５４ａを介して、回転する動作運動６４ａによって駆動される。打撃部６６ａが、打撃方向６８ａでの打撃動作時に、工具保持部６０ａの方向に加速されると、打撃部は、打撃部６６ａと工具６２ａとの間に配置されている打撃ピン７０ａへの衝突時に、打撃衝撃を与える。これは、打撃ピン７０ａから工具６２ａへと伝達される。工具６２ａは、この打撃衝撃によって、打撃動作運動７２ａを行う。ピストン７４ａも同様に、可動に、ハンマー管５４ａ内に、打撃部６６ａの、打撃方向６８ａと反対の側に設けられている。ピストン７４ａは、コンロッド７６ａを介して、打撃装置回転数によって駆動される偏心ギヤ５８ａによって、周期的に、ハンマー管５４ａ内を、打撃方向６８ａに動き、また戻って来る。ピストン７４ａは、ピストン７４ａと打撃部６６ａとの間に、ハンマー管５４ａ内に封入されているエアクッション７８ａを圧縮する。ピストン７４ａが打撃方向６８ａに動くと、打撃部６６ａは打撃方向６８ａで加速される。以降で説明する動作パラメータ１８ａ（図７）に依存して、打撃動作が開始される。打撃ピン７０ａでの戻り衝撃によって、および／または、打撃方向６８ａに対向するピストン７４ａの戻り運動によってピストン７４ａと打撃部６６ａとの間で生じる低い圧力によって、および／または、打撃部６６ａと打撃ピン７０ａとの間の空間における対向圧力によって、打撃部６６ａは、同様に、動作パラメータ１８ａ、例えば打撃周波数、温度および周辺圧力に依存して、再び、打撃方向６８ａに対向して戻され、次の打撃衝撃に対して新たに打撃方向６８ａにおいて加速される。打撃部６６ａと打撃ピン７０ａとの間の領域において、ハンマー管５４ａ内に換気開口部８０ａが配置されている。従って、打撃部６６ａと打撃ピン７０ａとの間で、打撃空間１４２ａ内に封入された空気を抜くことができる。打撃部６６ａとピストン７４ａとの間の領域には、ハンマー管５４ａ内に、空転開口部８２ａが配置されている。工具保持部６０ａは、打撃方向６８ａに移動可能に設けられており、制御スリーブ８４ａで支持される。ばね部材８８ａは、制御スリーブ８４ａに、打撃方向６８ａにおいて力を及ぼす。工具６２ａがユーザによってワークピースに押し付けられる打撃モード１４０ａ（図２）では、工具保持部６０ａは、ばね部材８８ａの力に対向して制御スリーブ８４ａを移動させて、空転開口部８２ａを塞ぐ。工具６２ａがワークピースから離されると、工具保持部６０ａと制御スリーブ８４ａは、ばね部材８８ａによって次のように、空転モード１３８ａ（図１）において、打撃方向６８ａに動かされる。すなわち、制御スリーブ８４ａが、空転開口部８２ａを開放するように動かされる。ピストン７４ａと打撃部６６ａとの間のエアクッション７８ａ内の圧力は、この空転開口部８２ａを通って抜ける。打撃部６６ａは、空転モード１３８ａにおいて、エアクッション７８ａによって加速されない、または、僅かにしか加速されない。空転動作時には、打撃部６６ａは、打撃衝撃を打撃ピン７０ａに及ぼさない、または、僅かにしか及ぼさない。ドリルおよび打撃ハンマー１２ａは、グリップ９２ａと補助グリップ９４ａとを備えた手持ち式工作機械ケーシング９０ａを有している。このグリップにおいて、ドリルおよび打撃ハンマーは、ユーザによって案内される。

空転開口部８２ａの封鎖による、空転モード１３８ａから打撃モード１４０ａへの打撃装置ユニット１０ａの切り換え時の、打撃動作の開始は、動作パラメータ１８ａに依存する。ピストン７４ａは、ピストン７４ａと打撃部６６ａとの間に封入されているエアクッション７８ａによって、打撃周波数で周期的な刺激を受ける。ここでこの打撃周波数は、偏心ギヤ５８ａの打撃装置回転数に相当する。

打撃装置１６ａは、非線形の振動可能システムである。図３は、理解するために、一般的な非線形振動可能システムのシミュレートされた振幅−周波数経過の概略図を、周波数ｆに依存して示している。振幅Ａはここで、本願には詳細に示されていない、打撃部６６ａに相当する、システムの振動体の、振幅に相当する。これは、例えば打撃装置１６ａにおいてピストン７４ａによって生じる外部励振時のものである。この振幅−周波数経過は非線形であり、周波数が高い場合には、この振幅−周波数経過は複数の解を有する。どの振幅がこの領域において調整されるのかは、殊に、どの方向で、周波数ｆが変化するのかに依存している。高い周波数ｆから出発して、複数の解を有する振幅−周波数経過の領域の最小周波数ｆ_１を下回ると、振幅Ａは、頂点１７４ａから、無限の上昇で、より高いレベルを有する振幅−周波数経過の許容される解へと急激に変化する。低い周波数ｆから、複数の解を有する振幅−周波数経過の領域の最大周波数ｆ_２を超えると、振幅Ａは、頂点１７６ａから、無限の上昇で、より低いレベルを有する振幅−周波数経過の許容される解へと急激に変化する。図３ではこの動きが、矢印によって示されている。図４には、異なる条件下での非線形の振動可能システムの別のシミュレートされた振幅−周波数経過が示されている。この振幅−周波数経過は、最大周波数ｆ_２の代わりに、空白１７８ａを有している。これは、例えば、最大周波数ｆ_２が、それによって振動可能システムが励振される、可能な励振周波数よりも高い場合に生じる。打撃装置１６ａの場合には、この励振周波数は例えば、偏心ギヤ５８ａの最大回転数によって制限され得る。

非線形の振幅−周波数経過の、打撃装置１６ａの打撃動作への影響は、図５に示されている。図５は、低下している打撃周波数９６ａ、および、上昇している打撃周波数９８ａでの、打撃装置始動時の打撃装置１６ａのシミュレートされた打撃エネルギーＥを示している。打撃部６６ａが、上昇する打撃装置回転数ないしは周波数９８ａで励振されると、上昇する打撃周波数９８ａとともに打撃エネルギーＥが上昇する。打撃部６６ａが空転打撃動作から出発して、高い打撃装置回転数から、下降する打撃装置回転数ないしは打撃周波数９６ａで励振されると、打撃動作は、特定の打撃装置回転数ではじめて始まる。この打撃装置回転数は、境界値１０４ａである。この打撃周波数の上方では、空転モード１３８ａから打撃モード１４０ａへの切り換え時に空転開口部８２ａが閉鎖されても、打撃部６６ａは、下降する打撃周波数９６ａのもとで運動を開始しない、または、僅かな振幅および／または速度でのみ運動を開始する。打撃部６６ａによって、打撃ピン７０ａに打撃衝撃は加えられない、または、極めて僅かにのみ加えられる。最大値１０６ａの上方では、打撃エネルギーＥが急激に下降する。打撃部６６ａは、この場合には、打撃方向６８ａでの運動を実施しない、または、僅かな振幅で打撃方向６８ａでの運動を実施する。従って、打撃衝撃が打撃ピン７０ａに出されない、または、僅かな打撃エネルギーＥを伴った小さい打撃衝撃のみが打撃ピン７０ａに出される。周辺条件および打撃装置１６ａの設計に依存して、境界値１０４ａは、２０〜７０Ｈｚの範囲内にある。最大値１０６ａは境界値１０４ａよりも大きく、周辺条件および打撃装置１６ａの設計に依存して、４０〜４００Ｈｚの範囲内に位置する。打撃エネルギーＥは、周辺条件と打撃装置１６ａの設計に依存して、境界値１０４ａで、１〜２００ジュールにあり、最大値１０６ａでは２〜４００ジュールにある。

図６は、種々の周辺条件での、打撃周波数が下降する場合と上昇する場合における、打撃動作始動時の打撃装置１６ａのシミュレートされた打撃エネルギーＥを示している。この例では、曲線１００ａは第１の周辺圧力での打撃エネルギーＥを示しており、曲線１０２ａは、第１の周辺圧力よりも低い第２の周辺圧力での打撃エネルギーＥを示している。第２の周辺圧力での打撃周波数の境界値１８０ａは、第１の周辺圧力の下での打撃周波数の境界値１０４ａよりも、打撃周波数が低い場合に、生じる。第２の周辺圧力が第１の周辺圧力よりも１０％低い場合には、打撃周波数の境界値１８０ａは、別の影響ファクタに依存して、第１の周辺圧力での場合よりも１〜２５％低い。打撃装置１６ａの温度、殊にハンマー管５４ａの温度は、同様に、打撃周波数の境界値１０４ａに影響を与える。周辺温度が低い場合には、ハンマー管５４ａ内での打撃部６６ａの摩擦が、殊に潤滑剤の粘性が上昇することによって、高くなる。ハンマー管５４ａの温度が１０Ｋ下がると、打撃周波数の境界値１０４ａは別の影響ファクタに依存して１〜３０％下がる。打撃周波数の境界値１０４ａは、工具６２ａの影響によっても、＋／−２０％変化する。工具６２ａは、打撃ピン７０ａによる打撃部６６ａの跳ね返りに影響を有し得るので、打撃周波数の境界値１０４ａに影響し得る。

図７は、殊に、開始値２０ａ、境界値１０４ａ、動作値２２ａおよび最大値１０６ａの、本発明の閉ループ制御ストラテジーの動作温度１８ａの可能な設定の概略図を示している。開始値２０ａは、有利には、振幅−周波数経過が一義的な解を有している打撃装置回転数ｎおよび／または打撃周波数ｆのもとで選択される。開始値２０ａは、境界値１０４ａ以下である。確実な打撃装置始動は、どの方向から開始値２０ａが向かって来るのかに依存せずに、保証される。境界値１０４ａは、多義的な振幅−周波数経過への移行および最大の開始値２０ａを表している。開始値２０ａは、有利には、境界値１０４ａと間隔を空けて選択される。これは例えば、１０％低減された打撃装置回転数である。打撃動作が保証されると、打撃装置１６ａは高出力で、過臨界な動作値２２ａの下で動作可能である。過臨界な動作値２２ａは、この場合には、多義的な振幅−周波数経過を特徴とする。確実な打撃装置始動は、過臨界な動作値２２ａでは、保証されない。最大値１０６ａの上方では、打撃エネルギーが著しく下降する。従って動作値２２ａは、最大値１０６ａよりも低く選択される。動作値２２ａは、制御ユニット１４ａによって定められる、または、ユーザによって、例えば、詳細に示されていない選択スイッチを介して設定される。動作値２２ａは、殊に、処理ケースおよび／または工具の種類および／または工具のタイプに依存して設定される。種々の設定可能なプロセスに、動作値２２ａが割り当てられる。境界値１０４ａの上方の動作値２２ａは、過臨界な動作値２２ａであり、境界値１０４ａの下方および／または開始値２０ａの下方の動作値２２ａは、安定した動作値２２ａである。開始値２０ａおよび境界値１０４ａの他に選択的に、空転値１０８ａが設定可能である。この空転値１０８ａは、殊に空転モード１３８ａにおいて、設定される。空転値１０８ａは、有利には、開始値２０ａよりも高く設定される。ここに図示されていない、モータ４８ａによって駆動される換気ユニットは、開始値２０ａでの動作時よりも高い回転数で動作可能である。空転モード１３８ａでの打撃装置１６ａの冷却が改善される。ドリルおよび打撃ハンマー１２ａの動作ノイズはユーザによって、開始値２０ａのときよりも強力に感じられる。さらに、空転値１０８ａは有利には、動作値２２ａよりも低く設定される。騒音排出および／または振動は、動作値２２ａでの動作に比べて低減される。空転モード１３８ａから打撃モード１４０ａへの切り換え時に、動作値２２ａからの場合よりも迅速に開始値２０ａに達することができる。

制御ユニット１４ａは、過臨界な動作値２２ａが設定されている動作状態において、空転動作から打撃動作への切り換えのために、動作パラメータ１８ａを一時的に、開始値２０ａに設定するために、設けられている。打撃モード１４０ａにおける打撃動作において、次に制御ユニット１４ａは、動作パラメータ１８ａを、過臨界な動作値２２ａに設定する。ユーザは、打撃装置ユニット１０ａを過臨界な動作値２２ａで確実に始動させることができる。空転モード１３８ａでは、空転値１０８ａが設定される。空転値１０８ａは、動作値２２ａと同一であり、有利には動作値２２ａよりも小さく、かつ、開始値２０ａよりも大きい。

安定した動作値２２ａが少なくとも境界値１０４ａの下方または開始値２０ａの下方で選択されている動作状態では、制御ユニット１４ａは動作パラメータ１８ａを直接的に動作値２２ａへ調整する。動作値２２ａに相当する空転値１０８ａが空転動作において選択されている場合には、空転動作と打撃動作との間の切り換えの際の動作パラメータ１８ａの調整を省くことができる。ここに記載されている場合には、動作パラメータ１８ａは、打撃周波数および／または打撃装置回転数である。制御ユニット１４ａは、空転動作から打撃動作への切り換え時に、打撃周波数および／または打撃装置回転数を一時的に、開始値２０ａまで低下させる。これは、打撃装置回転数の動作値２２ａが、開始値２０ａよりも高く選択されている場合である。打撃周波数が動作パラメータ１８ａとして設定される場合には、開始値２０ａと開始周波数とは等しい。

動作切り換えセンサ２８ａは、動作モードの切り換えを伝えるために設けられている。動作切り換えセンサ２８ａは、制御スリーブ８４ａの位置を検出する。空転モード１３８ａと打撃モード１４０ａとを切り変えるために、ユーザは工具６２ａをワークピースに押し付け、これによって、制御スリーブ８４ａは打撃方向６８ａと反対に動かれ、空転開口部８２ａを封鎖する。これと同時に動作切り換えセンサ２８ａは、センサユニット１４ａに、動作切り換えが行われ、打撃装置１６ａが現在、打撃モード１４０ａにあることを伝える。動作切り換えセンサ２８ａは、誘導性センサとして形成されており、制御スリーブ８４ａが、空転開口部８２ａを覆う位置にあり、打撃装置１６ａが打撃モード１４０ａにある場合に、識別を行う。択一的に、制御スリーブ８４ａが空転開口部８２ａを開放する位置にあり、打撃装置１６ａが空転モード１３８ａにある場合に、識別を行うように、動作切り換えセンサ２８ａを取り付けることもできる。

打撃センサユニット３０ａは、打撃動作を伝えるように構成されている。制御ユニット１４ａは、打撃センサユニット３０ａによって、打撃装置１６ａが打撃動作にあるのか、または、空転動作にあるのか、殊に、打撃装置始動が行われたのか、およびどの時点で行われたのかを識別することができる。打撃センサユニット３０ａは、センサ３４ａを機械的な測定量のために有する。この測定量は、打撃動作を検出するために設けられている。センサ３４ａは、加速度センサとして形成されており、加速度１９０ａをギヤケーシング１４６ａで測定する。打撃センサユニット３０ａのフィルターユニット３６ａは、センサ信号４０ａの処理のために、信号成分３８ａをセンサ３４ａのセンサ信号４０ａから分離するために設けられている（図８）。信号成分３８ａは、殊に打撃衝撃によって励起される。信号成分３８ａは、典型的に、１〜５ｋＨｚの周波数帯域を有する。フィルターユニット３６ａは、バンドパスフィルター１１０ａを有する。これは、打撃衝撃によって形成された周波数の１〜５ｋＨｚの領域外の周波数をフィルタリング除去する。センサ信号４０ａは、整流器１１２ａによって整流され、時間窓Δｔの間、積分器１１４ａによって積分される。時間窓Δｔは、打撃装置回転数および打撃イベントの持続時間に合わせられる。コンパレータ１１６ａは、フィルタリングされ、整流され、積分されたセンサ信号４０ａを比較信号１１８ａと比較し、比較結果をデジタル出力部１２０ａを介して制御ユニット１４ａに転送し、このようにして、打撃動作または空転動作を伝える。

図９は、打撃装置ユニット１０ａのブロックダイヤグラムを示している。目標回転数１２２ａは、プロセス選択１２４ａと、打撃センサユニット３０ａの動作モード信号１２６ａと、動作切り換えセンサ２８ａの動作様式信号１２８ａとに依存して、目標打撃数計算器１３６ａによって決められる。目標打撃数計算器１３６ａは、制御ユニット１４ａの一部である。これらのパラメータとギヤユニット５０ａの変速比とに依存して、モータ４８ａの目標回転数１２２ａは次のように設定される。すなわち、打撃周波数および／または偏心ギヤ５８ａの回転数が、動作値２２ａ、空転値１０８ａまたは開始値２０ａに相応するように設定される。目標回転数１２２ａは、閉ループ制御器１３０ａに転送される。モータ４８ａの実際回転数１３４ａは、制御変数として、目標打撃数計算器１３６ａと閉ループ制御器１３０ａにフィードバックされる。閉ループ制御器１３０ａは、実際回転数１３４ａと目標回転数１２２ａとの差から、電圧閉ループ制御器１３２ａに対して、入力変数である動作角１８２ａを計算する。電圧閉ループ制御器１３２ａは、電圧１８４ａをモータ４８ａに転送する。モータは、電圧１８４ａおよび実際回転数１３４ａに依存して、動作トルク１８６ａを形成し、この動作トルクでもって、ギヤユニット５０ａを介して、打撃装置１６ａを動かす。打撃センサユニット３０ａは、打撃装置１６ａによって生じた加速度１９０ａに基づいて動作様式を識別し、動作様式信号１２８ａを目標打撃数計算器１３６ａに転送する。動作切り換えセンサ２８ａは、制御スリーブ位置１８８ａの位置に基づいて動作モードを識別し、動作モード信号１２６ａを目標打撃数計算器１３６ａに転送する。

図１０は、打撃装置ユニット１０ａの動作のフローチャートを示している。第１のステップ１９４ａでは、動作モード信号１２６ａが評価される。この評価は、継続的に、空転モード１３８ａが識別されるまで繰り返される。打撃モード１４０ａが識別されると、動作様式切り換え１９２ａが開始される。ステップ１９６ａでは、開始値２０ａが調整される。ステップ１９８ａでは、打撃動作が開始されるまで、待機される。このために、動作様式信号１２８ａが評価される。別のステップ２００ａでは、動作値２２ａが調整される。打撃装置１６ａはここで、打撃動作にある。ステップ２０２ａでは、同様に、動作モード信号１２６ａが評価される。この評価は、打撃モード１４０ａが識別されるまで継続的に繰り返される。空転モード１３８ａが識別されると、ステップ１９４ａへ移る。図１０に示されたフローチャートの発展形態では、ステップ２０２ａにおいて、動作モード信号１２６ａの他に、動作様式信号１２８ａも監視される。動作様式信号１２８ａが、打撃動作が行われていないことを知らせ、動作モード信号１２６ａが、さらに、打撃モード１４０ａを知らせると、ステップ１９６ａへ移る。打撃装置１０ａはこのようにして再始動される。

制御ユニット１４ａは、少なくとも動作パラメータ１８ａを求めるための学習モードを有している。学習モードは、例えば、打撃装置１６ａが周辺条件の変化時、例えば周辺圧力の変化時に使用される場合に、手動で起動可能である。制御ユニット１４ａは、学習モードを例えば、各運転開始時にまたは設定された時間間隔で実行することもできる。開始値２０ａを学習するために、打撃装置回転数が、設定された最大値１０６ａから継続的に下げられる。これは、打撃センサユニット３０ａが、打撃装置始動を伝えるまで行われる。

制御ユニット１４ａは打撃装置始動時に、開始値２０ａとして、例えば０．８の安全係数と乗算された打撃装置回転数を記憶する。択一的な学習モードでは、制御ユニット１４ａは、択一的な開始値２０ａを求めることができる。ここでは、空転モード１３８ａから打撃モード１４０ａへの切り換えが繰り返し行われると、打撃装置回転数が徐々に高くされる。打撃装置の始動が成功すると、この打撃装置回転数が新たな開始値２０ａとして記憶される。打撃装置回転数がさらに上昇した後、空転モード１３８ａから打撃モード１４０ａへの切り換え時に、打撃動作始動が行われている場合に、開始値２０ａは、空転モード１３８ａから打撃モード１４０ａへのさらなる切り換えに対して、最後の成功した開始値２０ａに設定される。

図１１は、打撃装置ユニット１０ａの動作信号経過を示している。ダイヤグラム２０６ａは動作切り換えセンサ２８ａの信号経過を表し、ダイヤグラム２０８ａは打撃センサユニット３０ａの信号経過を表し、ダイヤグラム２１０ａは、時間ｔの間の目標回転数１２２ａの経過を表す。目標回転数１２２ａは殊に、空転値１０８ａと、開始値２０ａと、動作値２２ａとをとることができる。ダイヤグラム２１２ａは、実際回転数１３４ａを示す。実際回転数１３４ａは、殊にモータ４８ａとギヤユニット５０ａの慣性によって生じる遅延を伴って、少なくとも実質的に目標回転数１２２ａに追従する。種々の目標回転数１２２ａの間の切り換えは、持続時間４４ａの間、行われる。持続時間４４ａは、一般的に、２つの目標回転数１２２ａの間の切り換えの持続時間をあらわす。持続時間４４ａは、目標回転数経過の最大上昇を定める遅延パラメータ４２ａによって定められる。遅延パラメータ４２ａは、どのくらい迅速に、打撃センサユニット３０ａによって識別された打撃装置開始時に、目標回転数１２２ａを動作値２２ａに切り換えるのかを定め、この例では、持続時間４４ａの間の目標回転数１２２ａの上昇の角度である。遅延パラメータ４２ａは、同様に、学習される。これは例えば、迅速すぎる動作値２２ａへの切り換えによって空転動作から打撃動作への切り換えが成功しなかった場合に持続時間４４ａが延長されることによって行われる。

空転値１０８ａから開始値２０ａへの目標回転数１２２ａの移行は、動作様式に依存して種々の経過を有し得る。

これは図１２において、ダイヤグラム１２ｉ〜１２ｖに示されている。ダイヤグラム１２ｉは、空転値１０８ａから開始値２０ａへの目標回転数１２２ａへの直接的な跳躍を示す。開始値２０ａは、特に迅速に達成される。ダイヤグラム１２ｉｉは、一定の上昇を伴う線形の目標値変化を示す。生じている加速度は僅かである。ユーザにとっての快適性が、このようにして高められる。ダイヤグラム１２ｉｉｉから１２ｖは、目標値切り換え時の別の可能な経過を示す。ここでダイヤグラム１２ｉｉｉの経過では、衝撃が低減されている。ダイヤグラム１２ｉｖと１２ｖは、目標値変化のオーバーシュート経過を示している。これは、開始特性に対してポジティブな影響を有している。ここに示された移行の持続時間は、同様に変化可能である。打撃装置ユニット１０ａは、ここで示した経過を、動作様式および動作条件に依存して適切に選択することができる。

開始値２０ａから動作値２２ａへの目標回転数１２２ａの移行は、動作様式に依存して、同様に種々の経過を有し得る。これらは、図１３において、ダイヤグラム１３ｉ〜１３ｖに示されている。ダイヤグラム１３ｉは、開始値２０ａから動作値２２ａへの目標回転数１２２ａへの直接的な跳躍を示す。動作値２２ａは、このようにして特に迅速に達成される。ダイヤグラム１３ｉｉは、一定の上昇を伴う線形の目標値変化を示す。遅延パラメータ４２ａは、目標値変化の上昇を定める。生じている加速度は僅かである。打撃装置始動は特に確実である。ダイヤグラム１３ｉｉｉ〜１３ｖは、目標値切り換え時の別の可能な経過を示している。ここでダイヤグラム１３ｉｉｉの経過では、衝撃は低減されている。ダイヤグラム１３ｉｖと１３ｖは、目標値変化のオーバーシュート経過を示している。ここに示された移行の持続時間４４ａは、同様に変化可能である。打撃装置ユニット１０ａは、ここで示した経過を、動作様式および動作条件に依存して適切に選択することができる。殊に打撃装置ユニット１０ａは、経過を、プロセス選択１２４ａに依存して調整することができる。打撃穿孔時には、打撃強度が穏やかに上昇するのが有利である。持続時間４４ａは、より長く、例えば０．８〜１．２秒の範囲で設定される。彫りの場合には、選択された打撃強さは迅速に供されるべきである。短い持続時間４４ａが設定される。これは有利には０．１〜０．５秒の範囲にある。ユーザが、持続時間４４ａを、ここには示されていない動作部材を介して直接的に設定することもできる。選択的に、持続時間は、動作状況に依存して設定される。例えば、下方に向けられた動作状況の場合には０．５秒よりも短く、上方に向けられた動作状況の場合には１秒よりも長い。

別の動作モードでは、打撃動作は、静止状態から開始される。目標回転数１２２ａは、持続時間４４ａの間に、動作値２２ａまで上げられる。持続時間４４ａが充分に長く選択される場合には、空転動作から打撃動作への切り換えは、境界値１０４ａを超過する前に行われる。制御ユニット１４ａを、打撃装置開始のために、まずは開始値２０ａに設定することを省くことができる。持続時間４４ａは、学習可能である。静止状態からの、空転動作から打撃動作への切り換えが成功しないと、静止状態からの、空転動作から打撃動作への次の切り換えの時に、より長い持続時間４４ａが選択される。

さらなる実施例の後続の説明および図面は、実質的に、実施例間の相違に限定される。ここで同じ名称の部品、殊に同じ参照番号が付けられた部品に関しては基本的に、別の実施例の図面および／または説明も参照可能である。実施例を差別化するために、第１の実施例の文字ａの代わりに、文字ｂ−ｄが、別の実施例の参照番号として用いられる。

図１４は、制御ユニット１４ｂを伴うドリルおよび打撃ハンマー１２ｂ用の打撃装置ユニット１０ｂを示している。制御ユニット１４ｂは、第２の実施例において空気式打撃装置１６ｂを開ループ制御および閉ループ制御するために設けられている。打撃装置ユニット１０ｂは、上述の実施例とは、殊に動作条件センサユニット４６ｂによって異なっている。制御ユニット１４ｂは、動作条件センサユニット４６ｂの測定量を処理するために設けられている。殊に制御ユニット１４ｂは、確実な打撃装置始動のための境界値１０４ｂを求めるために設けられている（図１５）。動作条件センサユニット４６ｂは、温度Ｔおよび周辺圧力Ｐを検出するために設けられている。動作条件センサユニット４６ｂは、モジュールとして、センサユニット１４ｂの基板上に組み込まれている。動作条件センサユニット４６ｂは、周辺温度を検出する。この温度は、潤滑剤の粘性およびハンマー管５４ｂによる打撃部６６ｂの摩擦に影響を与える。周辺圧力は，殊に、打撃部６６ｂの戻り運動および確実な打撃装置始動のための境界値１０４ｂに影響を与える。制御ユニット１４ｂはさらに、打撃装置１６ｂの動作パラメータ１８ｂを定めるために設けられている。動作パラメータ１８ｂは、殊に、目標打撃数および／または目標打撃装置回転数である。制御ユニット１４ｂは、動作パラメータを殊に、圧力および／または温度に依存して定める。制御ユニット１４ｂは、複数の目標打撃数を求めることができる。これは例えば特に有効な打撃動作への動作値としての目標打撃数および打撃装置始動用の開始値としての目標打撃数である。開始値および動作値は、境界値１０４ｂに依存して定められ、殊に、動作値は境界値１０４ｂよりも大きく設定され、開始値は境界値１０４ｂよりも小さく設定される。別の動作モードでは、ユーザは、詳細には図示されていない回転ホイールを介して、相対的な動作値を、０と１との間で設定することができる。これは次に、打撃動作用の、圧力および／または温度に依存した目標打撃数と乗算される。ユーザはこのようにして、圧力および／または温度に依存した目標打撃数のどの位の％で、打撃動作が行われるべきかを定めることができる。この例では、制御ユニット１４ｂは、動作パラメータ１８ｂを、制御ユニット１４ｂ内に格納されている特性マップ１６４ｂに依存して設定する（図１５）。この特性マップ１６４ｂは、境界値１０４ｂを、温度Ｔおよび周辺圧力Ｐに依存して示す。中間値が、制御ユニット１４ｂによって適切に補間される。動作値および開始値が計算されるべきでない場合には、この値に対して択一的に、別の、ここで図示されていない特性マップが設定可能である。制御ユニット１４ｂは、打撃装置始動のための開始値を設定する。これは、実際の温度Ｔおよび目下の周辺圧力Ｐにおいて、開始値よりも高い動作値が選択されている場合である。制御ユニット１４ｂは、動作パラメータ１８ｂを動作条件センサユニット４６ｂを用いて求めるので、打撃動作を識別するための打撃センサユニットを省くことができる。空転モードから打撃モードへの動作モードの切り換え時に、打撃装置動作が、動作センサユニット４６ｂによって求められた動作パラメータ１８ｂの境界において充分に確実に行われる。

図１６および１７は、別の実施例の打撃装置ユニット１０ｃを示している。打撃装置ユニット１０ｃは、先行する打撃装置ユニット１０ｂと次のことに関して異なっている。すなわち、制御ユニット１４ｃによって設定された動作パラメータ１８ｃが換気ユニット２４ｃの絞り特性量である、ということに関して異なっている。ハンマー管内の打撃空間は、打撃ピンおよび打撃部によって制限されている。換気ユニット２４ｃは、ハンマー管５４ｃ内に、打撃空間の換気を行うための換気開口部を有している。換気ユニット２４ｃは、打撃装置１６ｃ周辺との、打撃空間の圧力調整のために用いられる。換気ユニット２４ｃは、調整ユニット１４４ｃを有している。この調整ユニット１４４ｃは、打撃過程の間、打撃方向６８ｃにおいて打撃部の前に配置されている打撃空間の換気を制御するために設けられている。打撃装置１６ｃのハンマー管５４ｃは、ドリルおよび打撃ハンマー１２ｃのギヤケーシング１４６ｃ内に設置されている。ギヤケーシング１４６ｃは、星型に配置された、ハンマー管５４ｃの外面の方を向いている複数のリブ１４８ｃを有している。ハンマー管５４ｃとギヤケーシング１４６ｃとの間には、偏心ギヤの方を向いている終端領域１５２ｃにおいて、軸受ブシュ１５０ｃが圧力ばめされる。これは、ハンマー管５４ｃをギヤケーシング１４６ｃに設置する。軸受ブシュ１５０ｃは、ギヤケーシング１４６ｃのリブ１４８ｃとともに、エアチャネル１５４ｃを形成する。これは、ハンマー管５４ｃ内の換気開口部と接続されている。エアチャネル１５４ｃは、換気ユニット２４ｃの一部を形成する。打撃空間は、このエアチャネル１５４ｃを介して、打撃方向６８ｃに対して反対に、ハンマー管５４ｃの後方に配置されているギヤ空間１５６ｃと接続されている。エアチャネル１５４ｃは、絞り箇所１５８ｃを形成する。この絞り箇所は、打撃空間とギヤ空間１５６ｃとの接続の流れ横断面に影響を与える。調整ユニット１４４ｃは、絞り箇所１５８ｃの流れ横断面を調整するために設けられている。絞り箇所１５８ｃを形成するエアチャネル１５４ｃは、打撃空間とギヤ空間１５６ｃとの間の移行部を形成する。調整リング２１４ｃは、星型に配置された、内側に向けられている複数の弁延長部１６２ｃを有している。調整リング２１４ｃの回転位置に依存して、弁延長部１６２ｃは、エアチャネル１５４ｃを完全にまたは部分的に遮蔽することができる。調整リング２１４ｃの調整によって、流れ横断面を調整することができる。制御ユニット１４ｃは、サーボ駆動部２０４ｃを用いて調整リング２１４ｃを回転させることによって、調整ユニット１４４ｃの調整リング２１４ｃの位置を調整する。換気ユニット２４ｃが部分的に閉鎖される場合、打撃部の運動時に打撃方向６８ｃにおいて生じる圧力は、打撃空間において、緩慢にのみ低下する。打撃方向６８ｃにおける打撃部の運動とは反対の方向に対向圧力が生じる。この対向圧力は、打撃方向６８ｃとは反対への打撃部の戻り運動をサポートし、ひいては、打撃装置始動をサポートする。打撃装置回転数に対して、開放されている換気ユニット２４ｃのもとで確実な打撃装置始動が可能でない過臨界な動作値が選択されている場合に、制御ユニット１４ｃは、空転打撃動作から打撃動作への切り換え時に、換気ユニット２４ｃを部分的に閉鎖する。打撃空間内でのこの対向圧力によって、打撃動作の開始がサポートされる。打撃装置の始動が成功した後、制御ユニット１４ｃは、換気ユニット２４ｃを再び開放する。制御ユニット１４ｃは、換気ユニット２４ｃの絞り特性量の動作パラメータを、出力調整のためにも利用することができる。

図１８は、第４の実施例の、打撃装置１６ｄ用の制御ユニット１４ｄを伴う打撃装置ユニット１０ｄを示す。打撃装置ユニット１０ｄは、第１の実施例と、殊に、打撃センサユニット３０ｄが打撃動作を少なくとも１つの駆動パラメータ３２ｄの評価によって識別するために設けられている、ということによって異なる。打撃センサユニット３０ｄは、この目的のために、負荷推測部１６６ｄを有している。この負荷推測部１６６ｄは、打撃センサユニット３０ｄとともに、制御ユニット１４ｄ上に組み込まれており、モータ４８ｄの測定されたモータ回転数ωによって、未知の駆動負荷ｆ_Ｌを推定するために設けられている。未知の駆動負荷ｆ_Ｌは、モータ４８ｄに作用する未知の負荷トルクＭ_Ｌである。

総トルクＭは、モータ４８ｄにかかる全てのトルクの総計を表している。Ｍは、モータの駆動トルクＭ_Ｍと、未知の負荷トルクＭ_Ｌとを含んでいる。Ｊは、ωによって回転する、モータ４８ｄ、偏心ギヤ５８ｄを有するギヤユニット５０ｄの全ての部分の回転慣性であり、ここで変速比が考慮されなければならない。この場合には、角運動量の法則

が有効である。

総トルクＭは、モータ４８ｄのトルクＭ_Ｍと、モータ４８ｄに作用する負荷のトルクＭ_Ｌｉとの総計である。

モータ回転数ωは、時間の関数ω（ｔ）として表される。これは、変化しないまたは僅かにしか変化しない基本回転数ω_０と、迅速に変化する、高い動性を有する成分ｆ_ｉ（ｔ）並びに求められている駆動負荷ｆ_Ｌとから成る。

関数ｆ_ｉ（ｔ）は既知の負荷を表す。この式は、角運動量の法則の積分によって得られ、従って関数ｆは、トルクの次元を有しておらず、従って、Ｍの代わりに文字ｆによって表される。この手法は、当業者に公知である。推定されるべき負荷ｆ_Ｌは、既知の量を測定されたモータ回転数ω（ｔ）から減算することによって求められる。ｆ_Ｍ（ｔ）はここで、モータ４８ｄのトルクＭ_Ｍの関数である。

既知の負荷成分ｆ_ｉ（ｔ）は、殊に、可変のギヤ変速比、モータ異形性、および、異形の電圧供給、例えばモータ駆動制御による回転数変動を表す。時間周期的な負荷ｆ_ｉ（ｔ）と角度周期的な負荷ｆ_ｉ（φ）との間は相違している。時間周期的な負荷ｆ_ｉ（ｔ）は例えば、電圧変動であり得、これは殊に、ドリルおよび打撃ハンマー１２ｄの電流供給の二倍の定格周波数を伴っている。角度周期的な負荷ｆ_ｉ（φ）は例えば、偏心ギヤ５８ｄの回転位置によって切り替わる変速比であり得る。当業者には、負荷およびその経過が充分に知られており、計算規則として制御ユニット１４ｄに格納されている。ｆ_Ｌが固定されているまたは調整可能な閾値を超え、制御ユニット１４ｄに伝達されると、打撃動作が識別される。打撃センサユニット３０ｄのさらなる機能とアプリケーションは、第１の実施例に相応する。

Claims (19)

1. 空気式打撃装置（１６ａ−ｄ）を開ループ制御および／または閉ループ制御するために設けられている制御ユニット（１４ａ−ｄ）を有している打撃装置ユニット、殊に、ドリルおよび／または打撃ハンマー（１２ａ−ｄ）用の打撃装置ユニットであって、
   前記制御ユニット（１４ａ−ｄ）は、少なくとも１つの動作状態において、空転動作から打撃動作への切り換えのために、少なくとも１つの動作パラメータ（１８ａ−ｃ）を一時的に開始値（２０ａ）に設定するために設けられている、
   ことを特徴とする打撃装置ユニット。
2. 前記制御ユニット（１４ａ−ｄ）は、少なくとも１つの動作状態において、打撃動作において前記動作パラメータ（１８ａ−ｃ）を過臨界な動作値（２２ａ）に設定するために設けられている、請求項１記載の打撃装置ユニット。
3. 前記制御ユニット（１４ａ−ｄ）は、少なくとも１つの動作状態において、空転動作から打撃動作への切り換えのために、前記動作パラメータ（１８ａ−ｃ）を直接的に前記動作値（２２ａ）に設定するために設けられている、請求項１または２記載の打撃装置ユニット。
4. 前記動作パラメータ（１８ｃ）は、換気ユニット（２４ｃ）の絞り特性量である、請求項１から３までのいずれか１項記載の打撃装置ユニット。
5. 前記動作パラメータ（１８ａ−ｂ）は打撃周波数である、請求項１から４までのいずれか１項記載の打撃装置ユニット。
6. 前記制御ユニット（１４ａ−ｄ）は、少なくとも１つの動作状態において、空転動作から打撃動作への切り換えのために、前記打撃周波数および／または前記打撃装置回転数を一時的に開始値（２０ａ）まで下げるために設けられている、請求項５記載の打撃装置ユニット。
7. 動作モードの切り換えを信号で知らせるために設けられている動作切り換えセンサ（２８ａ）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の打撃装置ユニット。
8. 打撃動作を信号で知らせるために設けられている打撃センサユニット（３０ａ；３０ｄ）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の打撃装置ユニット。
9. 少なくとも１つの駆動パラメータ（３２ｄ）の評価によって前記打撃動作を識別するために設けられている打撃センサユニット（３０ｄ）を有している、請求項８記載の打撃装置ユニット。
10. 前記打撃センサユニット（３０ａ）は、機械的測定量用の少なくとも１つのセンサ（３４ａ）を有しており、当該センサは、前記打撃動作を検出するために設けられている、請求項８記載の打撃装置ユニット。
11. 前記打撃センサユニット（３０ａ）は少なくとも１つのフィルターユニット（３６ａ）を有しており、当該フィルターユニットは、１つの信号成分（３８ａ）を、前記センサ（３４ａ）のセンサ信号（４０ａ）から分離させるために設けられている、請求項８記載の打撃装置ユニット。
12. 前記制御ユニット（１４ａ）は、少なくとも１つの動作パラメータ（１８ａ）を求めるための学習モードを有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の打撃装置ユニット。
13. 前記制御ユニット（１４ａ）は、前記学習モードにおいて、打撃装置始動が成功した場合に、少なくとも１つの動作パラメータ（１８ａ）を記憶する、請求項１２記載の打撃装置ユニット。
14. 前記制御ユニット（１４ａ−ｄ）は少なくとも１つの遅延パラメータ（４２ａ）を有しており、当該遅延パラメータは、前記動作パラメータ（１８ａ）の２つの値の間の切り換えの持続時間（４４ａ）に影響を与えるために設けられている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の打撃装置ユニット。
15. 動作条件センサユニット（４６ｂ）を有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の打撃装置ユニット。
16. 前記制御ユニット（１４ｂ）は、前記動作条件センサユニット（４６ｂ）の測定量を処理するために設けられている、請求項１５記載の打撃装置ユニット。
17. 請求項１から１６までのいずれか１項記載の打撃装置ユニット（１０ａ−ｄ）を有している、
    ことを特徴とする手持ち式工作機械、殊に、ドリルおよび／または打撃ハンマー（１２ａ−ｄ）。
18. 請求項１から１７までのいずれか１項記載の手持ち式工作機械制御の制御ユニット。
19. 請求項１から１６までのいずれか１項記載の打撃装置ユニットを有する空気式打撃装置（１６ａ−ｄ）の動作方法。

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